CN112810708B - 一种多功能农业全地形电动小车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能农业全地形电动小车，包括车架，连接到车架的行走装置、安装在车架上的动力***以及控制***，且动力***通过传动装置向行走装置提供行走动力；所述行走装置包括多个履带组件、连接在相邻两个履带组件之间的转向组件；且每个所述行走履带组件包括至少两个行走履带、以及连接在两个行走履带之间的悬挂组。采用本发明以行走履带取代车轮，并辅以机械减震***，有效提高小车的各项移动能力和攀爬能力，使小车能够有效通过各种复杂地形。

Description

一种多功能农业全地形电动小车

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，具体涉及一种多功能农业全地形电动小车。

背景技术

自从改革开放以来，随着国家提升农机化水平及加快农村基础设施政策的实施，我国的农机产业得到显著的发展，到已经形成内燃机、拖拉机、运输机械、收获机械、牧业机械、拖内配件等诸多小行业，并形成完整的工业体系。农业机械的迅猛发展及其在农村中的应用加快了我国农村农业劳动力结构革新，这些都促进了我国新农村建设以及农村经济的发展。

但在现代农业生产中，对于农业精细化分类需求日益增多，例如：在农业生产中，对作物施肥、施水、施药，田间转运、大棚内农资（农具、物资、农产品等）转运，以及果园林下除草等作业是必不可少的环节。现阶段，对着这些环节主要是依赖人工，尤其缺乏适应大棚内作业、果园林下作业等狭窄场景的微型农业机械。当下，人力成本日益增高，青壮年就业观念的转变，导致农业劳动力匮乏。鉴于此，设计制造一种具有多功能，适应多种地形的小车就显得尤为重要。而在现有技术中，主要以轮式小车为主，轮式小车具有一定的局限性，例如：

广州极飞科技有限公司申请的一种农业无人车（公开号：CN110326605A）,该方案农业无人车包括车体、摄像头、喷洒控制模块和喷洒装置。采用摄像头与喷洒控制模块，依据目标图像实时打开或关闭喷头，以精准地对目标物进行喷洒作业。车体包括大梁、安装架、多个行走组件，行走组件包括轮臂、轮子和电机，电机固定在轮臂上，轮子可以相对轮臂转动并对轮臂进行支撑，从而对大梁进行支撑，该方案通过控制4个车轮（电机）的速度实现差速转向，无减震装置。这种轮式小车其爬坡能力、过沟能力较差，难以适应果园坑洼场景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能农业全地形电动小车，以行走履带取代车轮，并辅以机械减震***，有效提高小车的各项移动能力和攀爬能力，使小车能够有效通过各种复杂地形。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案具体为：

一种多功能农业全地形电动小车，包括车架，连接到车架的行走装置、安装在车架上的动力***以及控制***，且动力***通过传动装置向行走装置提供行走动力；所述行走装置包括多个履带组件、连接在相邻两个履带组件之间的转向组件；且每个所述履带组件包括至少两个行走履带、以及连接在两个行走履带之间的悬挂组件。

进一步地，所述行走履带包括支撑架、分别连接到支撑架的主动轮、多个张紧轮，主动轮和张紧轮之间连接有橡胶履带，且张紧轮分别设置在主动轮两边，并将橡胶履带绷紧成三角型。

进一步地，所述动力***包括驱动电机、向驱动电机供能的蓄电池，蓄电池和驱动电机分别安装到车架上，且所述驱动电机输出轴连接到传动装置。

进一步地，所述传动装置包括差速装置、万向传动装置和驱动轴，且所述差速装置连接到驱动电机，所述驱动轴连接到差速装置，且驱动轴通过万向传动装置与所述行走履带的主动轮连接。

进一步地，所述差速装置包括驱动齿轮和从动齿轮，所述驱动齿轮连接在驱动电机输出轴，从动齿轮分别连接到驱动齿轮和驱动轴。

进一步地，所述悬挂组件包括减震器和多个弹性撑杆，且所述减震器和多个弹性撑杆分别连接到每个所述行走履带，且所述多个弹性撑杆分别设置在减震器两侧。

进一步地，所述转向组件包括转向电机、转向齿轮、分别连接在相邻履带组件上的转向支架，并在转向支架上设置有与转向齿轮适配的转向齿条，转向齿条与转向齿轮啮合连接，且所述转向电机连接到转向齿轮，转向电机和转向齿轮均安装在车架内。

进一步地，所述转向支架两端分别连接所述行走履带的支撑架上，且在转向支架两端上设置有具有弹性的转向拉杆。

进一步地，所述车架上还连接有车壳，并在车架一端设置有拖挂接口，且所述车壳笼罩车架。

进一步地，所述车壳顶部设置有设备安装位，并在车壳内安装有视觉感知***、照明装置、操作按钮和状态显示器。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过改进后的行走装置，提升了小车的稳定性与抗震能力，独特的橡胶三角履带大幅提高了小车的通过性与过沟能力。

其次，本发明通过改进后的转向装置，从而大幅缩短了小车转向半径，可实现狭窄地区的林下作业。

并且，本发明通过改进后的动力装置，采用两个电机驱动前后车轮，借助差速装置实现四轮驱动，采用锂电池实现零排放，对农村生态环境保护有极为重要的意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应该看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明提供的多功能农业全地形电动小车的结构示意图；

图2为本发明提供的多功能农业全地形电动小车的去掉车壳的结构示意图；

图3为本发明提供的多功能农业全地形电动小车的去掉车架的结构示意图；

图4为图3的侧视示意图；

图5为图3的正视示意图；

图6为图3的后视示意图；

图7为图3的俯视示意图；

图8为本发明提供的多功能农业全地形电动小车的转向组件结构示意图；

图9为图8的侧视示意图；

图10为本发明提供的多功能农业全地形电动小车的履带组件结构示意图；

图11为图10的俯视示意图；

图12为本发明提供的多功能农业全地形电动小车的应用示意图一；

图13为本发明提供的多功能农业全地形电动小车的应用示意图二；

图14为本发明提供的多功能农业全地形电动小车的应用示意图三；

图15为本发明提供的多功能农业全地形电动小车的应用示意图四。

附图标记：1-车壳、2-行走履带、3-操作按钮、4-操作面板、5-显示器、6-车架、7-驱动电机、8-控制柜、9-转向支架、10-差速装置、11-拖挂接口、12-减震器、13-弹性撑杆、15-万向传动装置、17-驱动齿轮、18-从动齿轮、19-转向接柱、20-转向齿轮、25-转向齿条、26-转向电机、27-转向拉杆、28-卷草机械、29-独立动力***、30-拖挂小车、31-转运框、32-采摘机构、33-信息采集装置、34-驱动轮、35-橡胶履带、36-张紧轮、37支撑架、38-摄像头、39-照明灯。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

如图1-图7所示，一种多功能农业全地形电动小车，包括车架6，连接到车架6的行走装置、安装在车架6上的动力***以及控制***，且动力***通过传动装置向行走装置提供行走动力；行走装置包括多个履带组件、连接在相邻两个履带组件之间的转向组件；且每个履带组件包括至少两个行走履带2、以及连接在两个行走履带2之间的悬挂组件。

相比于现有技术，本发明采用行走履带2替换小车的车轮，提升了小车的稳定性与抗震能力，独特的橡胶三角履带大幅提高了小车的通过性与过沟能力。并采用每两个并排的行走履带2构成一个履带组件，而相邻的两个履带组件之间再连接转向组件，换句话说，本发明还可以根据具体使用环境做出组件的再拼装，对小车进行一定程度的加长。

而控制***主要包括了PLC控制器、电气控制元器件等，主要集成在控制柜8内，关于如何设计PLC控制电路、PLC控制程序等问题不是本发明所主要要解决的问题，在这里并不作过多复述。

行走履带2包括支撑架37、分别连接到支撑架37的主动轮、多个张紧轮36，主动轮和张紧轮36之间连接有橡胶履带35，且张紧轮36分别设置在主动轮两边，并将橡胶履带35绷紧成三角型。如图4所示，其中，两个张紧轮36分别设置在主动轮的两侧下方，并固定到支撑架37上，用于张紧橡胶履带35，能够与主动轮之间形成一个三角履带。而橡胶履带35在内侧设置有多个行走齿条，并能够分别与主动轮和从动轮啮合。并在橡胶履带35外侧设置有增强附着力的外齿。独特的橡胶三角履带大幅提高了小车的通过性与过沟能力。

动力***包括驱动电机7、向驱动电机7供能的蓄电池，蓄电池和驱动电机7分别安装到车架6上，且驱动电机7输出轴连接到传动装置。传动装置包括差速装置10、万向传动装置15和驱动轴，且差速装置10连接到驱动电机7，驱动轴连接到差速装置10，且驱动轴通过万向传动装置15与行走履带2的主动轮连接。差速装置10包括驱动齿轮17和从动齿轮18，驱动齿轮17连接在驱动电机7输出轴，从动齿轮18分别连接到驱动齿轮17和驱动轴。

悬挂组件包括减震器12和多个弹性撑杆13，且减震器12和多个弹性撑杆13分别连接到每个行走履带2，且多个弹性撑杆13分别设置在减震器12两侧。

转向组件包括转向电机26、转向齿轮20、分别连接在相邻履带组件上的转向支架9，并在转向支架9上设置有与转向齿轮20适配的转向齿条25，转向齿条25与转向齿轮20啮合连接，且转向电机26连接到转向齿轮20，转向电机26和转向齿轮20均安装在车架6内。转向支架9两端分别连接行走履带2的支撑架37上，且在转向支架9两端上设置有具有弹性的转向拉杆27。

车架6上还连接有车壳1，并在车架6一端设置有拖挂接口11，且车壳1笼罩车架6。车壳1顶部设置有设备安装位，并在车壳1内安装有视觉感知***、照明装置、操作按钮3和状态显示器5。

视觉感知***包括：摄像头38、工控机、图像传输***、图像处理***、自动驾驶***等构成。视觉感知***中摄像头38安装在正前方，两侧安装有LED照明装置，由电气柜中的工控机控制采集图像或视频并运用一定的处理算法进行处理，借助5G与WIFI网络将采集到的图像或视频信息传送的上位机或遥控装置上，用户可根据上位机图像信息远程操作小车。

在具体使用时，如图1-图11所示，小车采用4个三角履带式车轮，通过减震器12、弹性撑杆13等元件连接到车架6上，构成行走装置；

转向装置安装在小车的中间，转向电机26驱动转向齿轮20旋转通过安装在前后的转向齿条25向相反方向运动，进而推动前后及两侧的车轮转动一个相同的角度（最大转动角度45°），进一步可以实现原地转向；

动力传动装置中动力电机与电池吊装在车架6顶部，电机+启动后，通过一对齿轮将动力传递到差速装置10，再由连接到差速装置10左右两侧的万向传动装置15将电机的动力传递到三角履带轮驱动轮34，进而驱动小车行驶。此外，调节电机转动方向即可调整小车行驶方向。

控制***的元器件安装在电气柜中，电气柜吊装在车架6顶部；

视觉感知***中摄像头38安装在正前方，两侧安装有LED照明灯39，有电气柜中的工控机控制采集图像或视频并运用一定的处理算法进行处理，借助5G与WIFI网络将采集到的图像或视频信息传送的上位机或遥控装置上，用户可根据上位机图像信息远程操作小车。

小车具有遥控式、自主行走式两种工作模式：

遥控工作时，首先按下启动按钮，接通控制柜8的电源、连接网络，遥控器或上位机正常显示摄像头38画面。用户可根据画面操作小车，按下前进按钮后，控制***控制两个驱动电机7正向旋转，进而通过动力传动装置、差速装置10、万向传动装置15、驱动轴等部件驱动4个车轮旋转，进而驱动小车行驶。用户按下后退按钮后，控制电机控制两个电机反向旋转，进而驱使车轮反向旋转，即驱使小车后退。用户操作转向时，控制***控制转向电机26转动，进而驱动转向齿轮20转动，进一步带动转向齿条25、弹性撑杆13等运动，即迫使4个三角履带轮绕铰链点转动一定的角度，实现转向。

自主行驶模式时，图像处理***根据摄像头38采集到了图像信息，提取小车导航基准线，控制***控制行走电机与转向电机26控制小车行驶轨迹尽量与基准线一致，进而实现小车自主驾驶。

而车壳1顶部设置有设备安装位，车架6一端设置有拖挂接口11，还通过在安装位添加设备或者在拖挂接口11连接拖挂小车30对小车进行进一步地功能加强。

实施例一：

如图12所示，在本发明提供的多功能农业全地形电动小车的基础上，在车壳1的设备安装位添加采摘机构32，在拖挂接口11连接拖挂小车30，即可以将本发明提供的电动小车变形成为农业采摘机械，利用电动小车灵活、攀爬过沟能力强的特点，使其能够在果园的坑洼地形行走自如的同时，并利用采摘机构32对果实进行采摘，并将采摘后的果实放置在拖挂小车30内，能够有效降低人工操作强度，提高农业智能化程度。

实施例二：

如图13所示，在本发明提供的多功能农业全地形电动小车的基础上，在车壳1的设备安装位添加转运框31，在拖挂接口11连接拖挂小车30，即可以将本发明提供的电动小车变形成为强化版的农业转运小车，能够在狭窄地形、坑洼地形、沟壑地形辅助农业产品搬运，有效降低人工操作强度，提高农业智能化程度。

实施例三：

如图14所示，在本发明提供的多功能农业全地形电动小车的基础上，在车壳1的设备安装位添加信息采集装置33。利用电动小车小巧灵活的特性，可以辅助对狭窄地形、危险地形进行有效的信息采集，减少传统人工测绘等信息收集的难度。

实施例四：

如图14所示，在本发明提供的多功能农业全地形电动小车的基础上，在车壳1的设备安装位添加独立动力***29，在拖挂接口11连接卷草机械28，将电动小车变成除草设备，为了避免动力小车的动力不足，额外提供了独立的动力***，利用电动小车进行卷草除草，特别是在果园等树木密集地区，能够有效减轻人工的操作强度，提高农业智能化程度。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1. 一种多功能农业全地形电动小车，其特征在于：包括车架(6)，连接到车架(6)的行走装置、安装在车架(6)上的动力***以及控制***，且动力***通过传动装置向行走装置提供行走动力；所述行走装置包括多个履带组件、连接在相邻两个履带组件之间的转向组件；且每个所述履带组件包括至少两个行走 履带(2)、以及连接在两个行走履带(2)之间的悬挂组件；

所述转向组件包括转向电机(26)、转向齿轮(20)、分别连接在相邻履带组件上的转向支架(9)，并在转向支架(9)上设置有与转向齿轮(20)适配的转向齿条(25)，转向齿条(25)与转向齿轮(20)啮合连接，且所述转向电机(26)连接到转向齿轮(20)，转向电机(26)和转向齿轮(20)均安装在车架(6)内；

所述转向支架(9)两端分别连接所述行走履带(2)的支撑架(37)上，且在转向支架(9)两端上设置有具有弹性的转向拉杆(27)；

所述动力***包括驱动电机(7)、向驱动电机(7)供能的蓄电池，蓄电池和驱动电机(7)分别安装到车架(6)上，且所述驱动电机(7)输出轴连接到传动装置；

所述传动装置包括差速装置(10)、万向传动装置(15)和驱动轴，且所述差速装置(10)连接到驱动电机(7)，所述驱动轴连接到差速装置(10)，且驱动轴通过万向传动装置(15)与所述行走履带(2)的主动轮连接；

所述差速装置(10)包括驱动齿轮(17)和从动齿轮(18)，所述驱动齿轮(17)连接在驱动电机(7)输出轴，从动齿轮(18)分别连接到驱动齿轮(17)和驱动轴。

2.根据权利要求1所述的多功能农业全地形电动小车，其特征在于：所述行走履带(2)包括支撑架(37)、分别连接到支撑架(37)的主动轮、多个张紧轮(36)，主动轮和张紧轮(36)之间连接有橡胶履带(35)，且张紧轮(36)分别设置在主动轮两边，并将橡胶履带(35)绷紧成三角型。

3.根据权利要求1所述的多功能农业全地形电动小车，其特征在于：所述悬挂组件包括减震器(12)和多个弹性撑杆(13)，且所述减震器(12)和多个弹性撑杆(13)分别连接到每个所述行走履带(2)，且所述多个弹性撑杆(13)分别设置在减震器(12)两侧。

4.根据权利要求1所述的多功能农业全地形电动小车，其特征在于：所述车架(6)上还连接有车壳(1)，并在车架(6)一端设置有拖挂接口(11)，且所述车壳(1)笼罩车架(6)。

5.根据权利要求4所述的多功能农业全地形电动小车，其特征在于：所述车壳(1)顶部设置有设备安装位，并在车壳(1)内安装有视觉感知***、照明装置、操作按钮(3)和状态显示器(5)。

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